有关进气畸变模拟板的实验与理论

本文叙述了单块畸变模拟板的几何参数对其尾流流场的影响和尾流流场的数学模型,提出了如何利用单块板的数模去得到多块板尾流流场的办法。並将多块板实验所得的DC60、富利叶级数前三项系数与由数学模拟所得结果相比较、认为二者基本上是相符的。因此,本文为今后在研制模拟板的过程中利用计算机预先进行进气道出口流场的数学模拟指出了可能性,从而为减少模拟板研制的工作量和缩短研制周期打下了基础。     

进气畸变模拟板的数学模拟问题

本文是在原有文献[1]的基础上继续工作的记录。文中介绍了模拟板后流场叠加的新方法,该方法使模拟准确性有了改进。另外文中还介绍了多块板,非等宽的塔形板和非径向安装板的模拟方法和结果,扩大了模拟的范围。通过实例表明模拟的DC60值与实验值相比误差在13％以内。为在研制模拟板时预先在电子计算机上进行模拟以减少模拟板研制中的盲目性,更进一步打下了基础。     

瞬时畸变DC_θ的最大值预估

本文依据文[1]中提出的最大瞬时畸变值估算方法的基本思想,给出了具有极值运算的畸变指数DC_θ的最大瞬时畸变值的预估思路,从而使文[1]预估方法不独适用于美国P&W公司给出的一类畸变指数(K_(A2),K_(rad),K_θ),同时也适用于英国罗·罗公司给出的具有极值运算一类的畸变指数DC_θ等。文中还讨论了考虑脉动压力相关、瞬时畸变的概率分布等因素对DC_θ最大瞬时畸变值预估的影响,结果表明可提高预估精度。     

模拟板的动态实验

本文研究了模拟板尾流的稳态和动态特性。将板后尾流中脉动压力的随机统计特性与实际进气道出口畸变流场中脉动压力的随机统计特性进行了比较。还研究了板宽和形状以及板的位置对板后尾流特性的影响,得出了在不改变或尽可能少改变板后的稳态压力畸变情况下,改变脉动压力均方根值的方法。     

冲压发动机燃烧室进气畸变模拟装置设计及试验

设计畸变模拟装置是冲压发动机中解决进气道和燃烧室匹配问题的一个经济有效的手段.提出采用非均匀开孔率孔板作为进气畸变模拟装置.研究结果表明,因孔板局部位置堵塞比存在差异,气流经过后,下游截面的流量、压力和马赫数会产生梯度变化,进而形成畸变流场,通过数值计算、对比结果及改进开孔率的循环优化过程后,最终得到的流场在分布规律及数值上均与目标流场吻合较好.经试验验证,试验结果与目标流场分布规律一致,马赫数畸变指数偏差小于5%,证明了方法的可行性.     

基于动量交换的稳态总压畸变模拟方法研究

为高效快速地模拟稳态总压畸变,基于气流动量交换机理开展了畸变生成方法研究。建立了流场稳态总压畸变控制模型,研制了该型畸变发生器技术验证机,搭建地面畸变模拟试验台,在地面演示验证生成了3个典型构型稳态总压畸变流场,模拟误差为2.7%～5.2%。试验研究表明:基于动量交换机理的空气喷流式畸变发生器直接面向流场构型生成期望的稳态总压畸变,能通过“软调节”控制主流区喷射流位置及大小,快速模拟任意流场畸变,成本低,具有工程使用价值。     

风力机尾流流场的数值分析和尾流边界建模

采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)的方法模拟致动盘,研究了尾流边界的发展过程。为了准确捕捉尾流边界细节,根据尾流边界的速度梯度远远大于流场中的其他区域的速度梯度的特性,使用自适应弹簧网格技术,使网格的最密区域始终跟随尾流边界运动。基于该数值模拟结果建立了一个尾流边界模型。该模型将尾流的发展分为与粘性无关的膨胀过程和与粘性相关的扩散过程,建模结果与实验结果吻合。在此基础上,还利用该模型对高斯分布预测(Gaussian distribution prediction,GDP)尾流模型进行了修正,使其更加准确。     

无人机两侧式布局的S弯进气道设计与实验

根据现役无人机进气道的结构特点,以后置两侧布局的S弯进气道作为研究对象,完成了一种大偏距、短扩压S弯进气道设计,设计包括中心线、面积变化规律选取以及斜切唇口等;并且对设计模型进行风洞实验研究,得到进气道的速度特性、攻角特性和偏航角特性等.实验结果表明:(1)在大多数实验条件下,进气道具有良好的气动性能,较高的总压恢复(σ＞0.986),较低的畸变指数(DC60＜0.28);(2)大偏航角状态时,背风侧进气道受机身附面层及机身涡的影响比较大,虽总压恢复系数并不低,但畸变指数DC60较大,在使用中需要采取相应的技术措施.     

一个Timoshenko梁元模型

文献[1]对文献[2]进行了一些改进,提高了计算固有振动特性的精确度。但是对航空和航天结构中经常遇到的自由边界,尚未满足弯矩(弯曲曲率)的边界条件,因此计算精度还不很高。文献[3]的Timoshcnko梁元模型是个高精度模型     

导流板对25°倾角犃犺犿犲犱类车体尾流与气动阻力的影响

在雷诺数8.7×105的条件下,运用眼镜蛇探针、压力扫描阀和表面油膜流动可视化技术对倾角为25°的Ahmed类车体尾流与尾部压力分布进行了研究。对比了模型尾部斜面上边缘和两侧不同宽度导流板对模型尾流与气动阻力的影响规律。实验发现模型尾流中存在一对对称的拖曳涡,其在尾流中心线附近形成强烈的下扫流。拖曳涡强度与模型尾部压力分布和气动阻力有直接关系,较强的拖曳涡对应的模型尾部负压以及气动阻力均较大。斜面两侧导流板宽度为1%模型长度时,不仅无减阻效果,反而会使气动阻力增加约3.0%。当导流板宽度增加为2%和3%模型长度时,能够明显削弱斜面上的分离泡,对应的减阻效果分别为3.5%和7.2%。斜面上边缘导流板可有效地抑制分离流在斜面上的再附,并消除斜面上的分离泡,其抑制拖曳涡强度和降低气动阻力的效果明显优于同等宽度的斜面两侧导流板。上边缘导流板宽度为模型长度的1%,2%和3%时,减阻率分别可达9.3%,10.7%和10.9%。     

蒸发式火焰稳定器的稳定机理研究

本文根据文献[3],[4]得出一些结论,提出均相混气蒸发稳定器火焰稳定机理,利用上述机理可以直接推出稳定准则参数和油气比的关系,理论计算得出规律和文献[3]贫油熄火试验曲线规律接近。 本文还指出涡轮风扇加力室进口温度低,稳定准则中的温度指数可能小于1。     

模拟磁带记录器使用拾零

模拟磁带记录器问世不过三十多年。它具有可以半永久性地存贮模拟数据等一系列优点,因而在不同的技术部门迅速地获得了广泛应用。目前,用模拟磁带记录器收集动态实验数据已经成为许多研究单位不可缺少的测试手段。任何实验研究的数据收集和处理,都要求一定的精度,不然只能得到不确切的、甚至是错误的结论。目前使用的模拟磁带记录器绝大多数是调频(FM)录还方式的(图1)。与直接记录(DR)和脉码调制(PCM)等其它类型的录还方式相比,这类模拟磁带记录器有中等信息容量和中等精度,能满足绝大多数动态参数数据收集工作的需要,所以得到了最广泛的应用。这类记录器的各项直流参数的误差基本在±1％的数量级,失真约在1％,幅频特性误差约在±1dB,而     

考虑平稳风修正和塔架干扰的风力机叶片3-D风场模拟

为准确模拟风力机纵向、横向和垂直向的3-D随机风场,以南京航空航天大学自主研发的NH1500风力机为例,首先采用考虑沿高度变化的指数模型、塔影效应影响的潜流模型和上游风机尾流影响的涡流粘度模型对平稳风进行修正。然后基于空间变化的改进Von Karman风谱模型,结合谐波叠加法模拟风力机的来流脉动风速时程,再利用改进的叶素-动量理论获得考虑叶片旋转效应和塔架-叶片相干效应的风力机纵向、横向和垂直向3-D随机风场。该方法充分考虑风力机风场模拟的外界干扰因素和自身特性,提高了风力机系统风场模拟的准确度。算例分析表明,本文方法可以准确地模拟给定风环境的风力机系统3-D风场。     

在局部均布荷载和线性分布荷载共同作用下环板的塑性极限分析

在文献[1]的基础上，进一步将广义阶梯函数应用于环板在复杂荷载作用下的塑性极限分析问题。针对固支和简支环板，并考虑局部均布和线性分布荷载共同作用的3种可能分布形式，应用广义阶梯函数法给出了环板的极限荷载的计算公式。     

带动坐标的迭代法解板的几何非线性问题

本文提出了采用“带动坐标的迭代法”求解板的几何非线性问题时,确定三角形单元在局部坐标系中节点位移的一种新方法,这种方法较文献[1]中的方法直观而且简单。通过与由文献[5]所得的解,或与试验值的比较,本文所作算例的结果是令人满意的。     

温度垂直递减率对飞机尾涡影响的数值模拟

为了更深入精确地研究航空器尾涡演变规律，保障航空器安全运行，本文采用数值模拟方法对不同温度垂直递减率下A330-300飞机尾流的耗散规律进行了研究。数值模拟选择SST (Shear stress transport) k-ω湍流模型，通过构建5种不同温度垂直递减率下的温度场，并在温度场内编译A330-300飞机尾流场实现不同温度垂直递减率下的演化。通过数值模拟结果与雷达探测数据的对比验证了数值模拟方法可靠性。计算结果表明，一般湍流强度下，不同的温度垂直递减率主要作用于尾涡衰减阶段，通过改变尾涡内外温度影响尾涡演化。温度垂直递减率越小，尾涡衰减区环量减小得越快；温度垂直递减率越大，尾涡下沉的速率越大，快速耗散后的涡核间距越大。     

带锯齿边缘的铰链式畸变单元气动特性研究

随着现代飞机高机动性的要求和S弯进气道的提出，发动机进气道内流场畸变问题日益突出，如何在地面试车台准确模拟发动机进口气动界面（Aerodynamic interface plane,AIP）的总压畸变面临更大的挑战。本文以美国Arnold工程发展中心提出的一种新型可变开角的铰链式总压畸变模拟器为基础，以单铰链畸变单元为研究对象，采用RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes)数值方法详细分析了铰链主要几何参数和来流马赫数对稳态畸变流场的影响规律，采用精度更高的分离涡模拟（Detached eddy simulation, DES）方法研究了铰链下游漩涡发展和总压脉动特征。通过对原铰链进行锯齿改型，在保证稳态畸变流场基本不变的前提下，加强了尾迹与主流区的掺混，有效降低了下游流场的动态畸变指数，扩大了稳/动态畸变比例的模拟范围。     

内融冰盘管动态蓄冰特性数值模拟与实验研究

采用焓法建立了管外结冰过程的二维动态数学模型,数值模拟了冰层沿换热管径向及长度方向的动态生长规律,并在此基础上分析了载冷剂进口温度、流量变化和不同结冰时间等对冰层动态生长及蓄冷特性的影响,并进行了实验验证。实验结果表明:在结冰初期的2 h内冰层厚度及动态蓄冷量数值模拟结果与实验数据误差较大,而在蓄冰过程结束时二者吻合较好,误差在10%以内;沿载冷剂流动方向冰层厚度逐渐减小,数值模拟与实验结果基本吻合。数值模拟结果与实验数据基本相符,验证了建立的数学模型的合理性。     

树脂基复合材料固化过程中温度场的数值模拟

树脂基复合材料的热固化成型是一个力、热与化学反应相互耦合的过程。文中就其热固化过程中温度场分布的数学模型进行了研究,在此基础上利用有限元方法并结合OOP(Objectoriented program m ing)技术实现了对复合材料固化过程中温度场的数值模拟,讨论了板厚、升温率等因素对温度分布的影响。计算结果表明,固化过程的升温速率应根据复合材料层板的厚度加以合理地选择,以保证温度的均匀分布     

油水两相分层流流动速度分布的激光诊断

从LDA实测入手 ,研究了油水分层流流动速度分布问题。针对被测速度较低的特点 ,提出了实用的声光光学频移驱动技术。针对液液分界面弯曲的特殊情况 ,先使用两种不同的LDA的布置方案分别测量出不同区域内的速度分布 ,然后再组合成完整的速度分布。组合时采用了合理的测量点定位及校验方法 ,得到了不同轻相流量下的油水两相流速度分布曲线。以本实验结果为基础 ,文献 [7]修正了原有的油水两相分层流流动数学模型 ,提出了“剪切力比模型” ,该模型的计算结果与LDA实验数据吻合较好。